LLNL、大面積投影マイクロステレオリソグラフィー3Dプリンターの特許を申請

この投稿は Dongfang Xiong によって 2015-12-13 17:13 に最後に編集されました。

「感光性樹脂 3D 印刷技術には、主に SLA、DLP、CLIP 技術が含まれます。これらの技術は、ユーザーのさまざまなニーズを満たすために、速度と精度において独自の利点を持っています。現在、無視できないもう 1 つの技術である LAPμSL が定着し、芽生えています。その将来性は注目に値します。」

今年10月、私たちは米国ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のエンジニア、ブライアン・モラン氏が発明した新しい3Dプリント方式、大面積投影マイクロステレオリソグラフィー（LAPμSL）について報告しました。この方法では、紫外線を使用して、これまで一般的だったマイクロステレオリソグラフィー技術よりも大きく詳細な 3D オブジェクトを作成できます。この技術は、巨大さと精巧さの矛盾を解決し、中空、超軽量、高精度、極めて複雑な大型部品の製造技術の突破口となるなど、間接金型分野における感光性樹脂3Dプリントの応用を新たなレベルに押し上げることが期待されています。この功績により、モラン氏は2015年連邦研究所コンソーシアム（FLC）極西地域賞も受賞しました。最近、モランは、この技術により、再び名誉ある R&D100 賞を受賞しました。この賞は、R&D マガジンが授与するもので、テクノロジー業界のオスカー賞として知られています。とりわけ、モラン氏はこの技術に基づいた3Dプリンターの特許を申請し、次期バージョン2に向けていくつかの技術的改良を発表した。

投影型マイクロステレオリソグラフィーは、マイクロ製造に特化した 3D 印刷技術です。この技術は主に、紫外線で硬化できる液体樹脂の表面に、特定のプリセットパターンを持つ光線を集中させ、樹脂を層ごとに硬化させて、固体の 3D オブジェクトを形成します。このプロセスでは、400 ナノメートル程度の層の厚さを作成できますが、マイクロスケールを超えるオブジェクトに使用するには理想的ではありません。

この問題を解決するために、モラン氏は、直接光処理技術と優れたディテール、高速性、はるかに広い領域をスキャンする方法を組み合わせた新しい方法を開発しました。これにより、研究者は、信じられないほど高い解像度を維持しながら、より大きく複雑なオブジェクトをより速く 3D プリントできるようになりました。

具体的には、LAPμSL 3D プリンターは、静的な単一露光に何百万ものマイクロミラーを使用するのではなく、LLNL チームが開発した特殊なソフトウェアを使用して、広い領域にわたって高解像度の画像をスキャン、複製、重ね合わせます。その結果、モランの 3D プリンターは、ミクロンレベルまでの詳細な特徴を備えた、最大約 10 センチメートルの大きさの物体を印刷できるようになりました。

「プロジェクターと精細な画像のスキャンを組み合わせることで、同じレベルの詳細さではるかに広い領域を簡単にカバーできます。利点ははるかに高速であることです」とモラン氏は言います。「既存の 2 つの技術を独自の方法で組み合わせたため、飛躍的な進歩です。不可能だと思っていたものも作成できます。」

モラン氏が積層造形法の研究を始めたのは 3 年前です。それ以前は、レーザーと光学の分野で研究を行っていました。彼は現在、自らが発明した3Dプリンターの特許を申請しており、さまざまな面で改良を始めています。

モラン氏は、作業領域を10倍に拡大し、速度を10倍、精度を5倍に高めるアップグレードの完成が近づいていると述べた。さらに、2 番目のバージョンではカスタム光学システムと大型のスキャンミラーが搭載され、オペレーターはディナープレートほどの大きさの複雑なオブジェクトを 3D プリントできるようになります。

最後にLLNLについて

LLNL は原子力産業のバックグラウンドを持っていますが、LAPμSL 技術は医療機器、歯科、マイクロ流体工学などの民間分野でも使用できます。同研究室は現在、この技術をベースにした3Dプリンターの2回目の技術アップグレードに取り組んでいる。カスタマイズされた光学システムと大型のスキャンミラーの使用により、作業領域が10倍に拡大し、速度が10倍、精度が5倍に向上する。

米国のローレンス・リバモア国立研究所は、国家の科学技術研究の分野で60年以上の優れた歴史を持つ、米国エネルギー省傘下の国立研究機関です。ロスアラモス国立研究所とともに、米国に核兵器設計のために設立された2つの部門です。この LAPμSL 技術に加えて、ローレンス・リバモア国立研究所では、生きた血管の 3D プリントも研究しています。

LAPμSL テクノロジーは、TED トークショーを通じて Carbon 3D の CLIP テクノロジーほど業界にセンセーションを巻き起こすことはなかったものの、国立研究所としての地位を考えると、LLNL はどこに向かっているのだろうかと疑問に思う。

インターネットから

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